在电子和纳米技术领域，在纳米尺度上操纵材料的能力非常重要。聚焦离子束(FIB)仪器已成为这项工作的必要条件。

　　FIB的工作方式与扫描电子显微镜(SEM)类似，但它不是在表面扫描电子，而是使用离子束。由于聚焦离子束比电子束具有更大的能量，可以通过溅射工艺直接改变或“研磨”样品表面，可以精确控制在纳米精度。这使得离子束可以用于精细的纳米加工，去除材料(铣削)或生产微小的零件或形状(制造)。

　　FIB可用于通过称为离子束辅助化学气相沉积(CVD)的工艺将材料高精度地添加到表面。这实际上与FIB铣削相反。离子束辅助CVD使用特定的沉积气体，其分解以精确的方式在样品表面沉积材料。


　　结合FIB和SEM双系统

　　FIB很少单独使用，通常与SEM等成像系统结合使用，以验证FIB制作的结构。TES的XEIA3包括用于在离子束修改期间或之后实时成像的SEM柱；和用于移除小颗粒以供进一步分析的显微操作器。


　　tes的XEIA3

　　通过提供互补的成像和束化学功能，FIB-SEM促进了FIB铣削表面特定区域的高分辨率SEM成像。这允许选择性的现场样品制备以及沙巴滚球官网入口SEM成像和使用溅射和沉积制造复杂特征。


　　为什么含氙光纤有优势？

　　传统FIB系统使用精细聚焦的镓离子束进行样品表面研磨。然而，使用氙离子等离子体代替镓FIB已被证明更适合于许多应用。

　　镓束固有地将镓原子注入研磨样品的表层。这是有问题的，因为它会污染样品的晶体结构，改变其形状(非晶化)，并且因为镓是导电的，它还可能导致样品的电学性质的变化。

　　这不是氙等离子体FIB的问题，因为氙的化学惰性使其注入较少，氙的低电导率意味着样品的电学性质保持不变。这意味着Xe等离子体FIB，即使在30 keV能量和60 nA电流下，也不会引起显著的样品非晶化或相变。氙束还可以实现更快的铣削速度，比镓快60倍，这意味着可以实现大面积样品和更深的样沙巴滚球官网入口度。


　　用氙等离子体光纤制备透射电镜样品

　　透射电子显微镜(TEM)是一种纳米尺度的成像技术，它涉及通过样本传输电子，然后测量它们以创建图像。为了确保传输足够的电子来产生有用的图像，所用的样品必须非常薄，通常小于100纳米。TEM可用于捕捉样品中的细微细节，也可用于观察穿过样品的电子衍射时样品中的晶体位错和其他结构不规则性。因此，TEM常用于材料科学，尤其是纳米技术和半导体研究领域。

　　FIB的主要应用之一是制备用于TEM成像的样品。对于这种应用，有必要避免FIB对样品造成的损伤，因为它会产生不具有代表性的样品结构。对于微电子工业中的复杂系统来说尤其如此。在这些情况下，最好使用低能Xe束。

　　研究表明，Xe束在30 keV束能量下对薄样品的损伤远小于Ga束。此外，Xe  beam提供了更高质量的板材样品，所需的精整也显著减少。


　　利用Xe等离子体FIB制作微型霍尔探针

　　霍尔探针是一种传感器，它可以通过称为霍尔效应的机制响应磁场的接近而改变其输出电压。霍尔探针是检测磁场的理想传感技术，因为它们对磁场有电子响应。

　　霍尔探针由磷化钽(TaP)等半导体材料薄片制成。微型霍尔探针的生产涉及许多挑战，例如改变材料导电性的风险和研磨材料所需的精确技术。tesu  HR-SEM/等离子体纤维XEIA3显微镜可用于从TaP锭制备微型霍尔探针。

　　在这种情况下，使用Xe等离子体FIB特别有用，因为使用Xe束可以在2 A的更高电流下进行铣削，这明显高于Ga  FIB允许的50 nA的最大电流。这意味着用Xe-FIB溅射100个微米3硅只需要18分钟，而用Ga-FIB需要19个小时。

　　此外，如果在溅射过程中向材料中注入氙，则结果是不相关的。因为氙不导电，霍尔探头的电位和电流测量值不会改变。但是，如果镓污染了样品，可能会导致错误的探针测量。


　　

　　使用TESCAN  XEIA3制造的微型霍尔探针。


　　结论

　　B-SEM组合仪器应用广泛，从颗粒分析和材料表征到工业故障分析和过程控制。Xe光纤由于其低污染、高速度和高可控性，显示出许多优于Ga光纤主要优点。